Прокариоты: общая информация

Какие организмы относятся к прокариотам? Это самые многочисленные организмы, населяющие планету Земля. Текущая классификация видов прокариотов основана на комбинации геномных и фенотипичных свойств. Число известных видов прокариотов в настоящее время превышает 6200. Эти организмы появились на Земле раньше всех и продолжают благополучно существовать в настоящее время.

Интересные факты и краткая характеристика прокариотов

1) Прокариоты живут везде, где есть жизнь, и, казалось бы, жизни быть не может, так как выжить эти организмы могут в холодной, горячей, кислой и щелочной среде.

2) Прокариоты были даже обнаружены на глубине около 3 км ниже поверхности Земли.

3) Большинство прокариотов – это разнообразные одноклеточные организмы с прекрасной адаптивной способностью.

4) Многие особи являются подвижными, приблизительно половина всех прокариотов способна к направленному движению.


5) Клетки прокариотов более простые, чем у эукариотов, как по внутренней структуре, так и в геномной организации.

6) Популяции прокариотов растут и приспосабливаются быстро.

7) В благоприятных условиях одна-единственная клетка способна произвести огромную колонию потомков за достаточно короткое время.

8) Исследователи регулярно замораживают образцы колоний с тем, чтобы после размораживания проводить дополнительные эксперименты и продолжать изучать особенности этих живучих существ.

Пищевая адаптация

При детальном рассмотрении вопроса о том, какие организмы относятся к прокариотам, важное место занимает способ получения пищи. Так, организмы, получающие энергию из света, являются фототрофами, в результате химических реакций – хемотрофами. Организмы, которым нужен только углекислый газ (СО2) как источник углерода, являются автотрофами. Живые организмы, которым требуется по крайней мере один источник органического питательного вещества (глюкозы), являются гетеротрофами.

Фотоавтотрофы — фотосинтетические организмы, которые используют энергию света, чтобы стимулировать синтез органических соединений из углекислого газа (растения и морские водоросли). Хемотрофы нуждаются только в углекислом газе как в углеродном источнике, но могут также получить энергию, окисляя неорганические вещества (сероводород (H2S), аммиак (NH3) и ионы железа (Fe2+)). Этот пищевой способ уникален для прокариотов.

Среда обитания


Что касается среды обитания прокариотов, она может быть самая разнообразная. Многие особенности прокариот связаны с тем, что эти микроорганизмы способны выживать в самых экстремальных условиях: повышенная соленость, чрезвычайно высокие температуры, места, лишенные кислорода. Прокариоты могут жить в теле животных и людей, помогая хозяину через симбиоз выполнить функции его организма (пищеварение).

Питание прокариоты получают из самых разных источников. Это может быть поиск мертвых клеток или охота на живые (крайне редко). Наиболее распространенный метод получения необходимых питательных веществ – это создание энергии посредством фотосинтеза или использования других полезных ископаемых, например, серы.

Виды и структура прокариотов

Какие организмы относятся к прокариотам? Есть два главных вида: бактерии и одноклеточные организмы. Прокариотические клетки включают в себя плазменную мембрану, цитоплазму, рибосомы и генетический материал (ДНК и РНК). У некоторых разновидностей также есть дополнительные структуры — клеточная стенка, жгутики и другие. Строение клетки прокариот, каждая из структур и клеточных компонентов играют решающую роль в росте, выживании и воспроизводстве.

Плазменная мембрана

Прокариотические клетки могут иметь многослойные плазменные мембраны. У прокариотов, известных как грамотрицательные бактерии, например, часто две плазменных мембраны, между которыми находится так называемая периплазма. Как во всех клетках, плазменная мембрана в прокариотических клетках отвечает за управление и контроль над всем, что входит в состав клетки.


Через мембрану происходит коммуникация, включающая отправку и получение химических сигналов от других бактерий и взаимодействие с клетками эукариотических организмов во время инфекционных процессов. Следует иметь в виду, что плазменная мембрана универсальна как для прокариотических, так и для эукариотической клетки.

Цитоплазма

Цитоплазма в прокариотических клетках, напоминающая гель или желе, является жидким веществом, в котором располагаются все другие клеточные компоненты. Недавно биологами было обнаружено, что у прокариотических клеток есть сложный и функциональный цитоскелет, подобный тому, что имеют эукариотические клетки. Таким образом, клетка может поддерживать свою форму.

Рибосомы

Прокариотические рибосомы меньше и имеют немного отличающуюся форму и состав, чем найденные в эукариотических клетках. Идентичны также и функции этого клеточного компонента — построение белков и передача сигналов, которые посылает ДНК.

Генетический материал

Все клетки прокариотов содержат большое количество генетического материала в виде ДНК и РНК. К прокариотам относятся организмы, клетки которых не имеют ядра, единственного большого круглого участка ДНК, содержащего большинство генов, необходимых для роста, выживания и воспроизводства клеток. ДНК в таких клетках представлена в беспорядочной последовательности.

iv>

Как правило, ДНК простирается по всей клетке с тем, чтобы быть расшифрованной в РНК и преобразованной. В микроскоп можно увидеть уплотнение в определенной части клетки, это и есть генетический материал (ДНК). В дополнение к единственной большой части хромосомной ДНК много прокариотических клеток также содержат маленькие части ДНК, названные плазмидами. Эти круглые кольца ДНК копируются независимо от хромосомы и могут быть переданы от одной прокариотической клетки к другой.

Благодаря своим особенностям прокариоты могут благополучно выживать в любых условиях, они повсюду — как в обычной окружающей среде, так и в соленых озерах, горячих источниках, в кратерах вулканов и глубоко в недрах Земли. Таким образом, к прокариотам относятся самые стойкие и жизнеспособные организмы на планете.

Источник: fb.ru

Прокариоты — это простейшие организмы, клетки которых не имеют истинного ядра. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли.[ …]

Прокариоты, фотосинтезирующие без выделения кислорода Рис. 272. Схема происхождения и эволюционного развития водорослей.[ …]

Прокариоты — организмы, не имеющие ядерной оболочки.[ …]

Прокариоты (безъядерные организмы) — это примитивные организмы, не имеющие четко оформленного ядра. В таких клетках выделяется лишь ядерная зона, содержащая молекулу ДНК. Кроме того, в клетках прокариот отсутствуют многие органеллы. У них имеются только наружная клеточная мембрана и рибосомы. К прокариотам относятся бактерии.[ …]


Прокариоты (бактерии, архебактерии, цианобактерии) — одноклеточные организмы, не имеют ядра. Благодаря такому разнообразному метаболизму бактерии могут существовать в самых различных условиях среды: в воде, воздухе, почве, живых организмах. Велика роль бактерий в образовании нефти, каменного угля, торфа, природного газа, в почвообразовании, в круговоротах азота, фосфора, серы и других элементов в природе. Сапротрофные бактерии участвуют в разложении органических останков растений и животных и в их минерализации до С02, Н20, Н28, 1ЧН3 и других неорганических веществ. Вместе с грибами они являются редуцентами. Клубеньковые бактерии (азотфикси-рующие) образуют симбиоз с бобовыми растениями и участвуют в фиксации атмосферного азота в минеральные соединения, доступные растениям. Сами растения такой способностью не обладают.[ …]

См. Микроорганизмы.[ …]

Прокариоты не обладают ни хлоропластами, ни митохондриями. У них нет комплекса Гольджи и центриолей, но есть рибосомы. Характерной особенностью прокариот является наличие у них клеточной стенки. Известны подвижные формы этих организмов.[ …]

Прокариоты являются древнейшими организмами в истории Земли, следы их жизнедеятельности выявлены в отложениях протерозоя, образовавшихся около миллиарда лет назад. В настоящее время их известно около 5000 видов.[ …]

>

У прокариотов транспозируемые генетические элементы представлены сегментами ДНК двух типов — инсерционными последовательностями (18) и транспозонами (Тп).[ …]

У прокариотов репликация ДНК начинается с О-пункта репликации, составленного примерно 300 нуклеотидами, и продолжается в двух направлениях, образуя репликацион-ную «вилку» (рис. 111). Скорость движения «вилки», т. е. скорость полимеризации составляет 500 нуклеотидов в секунду. Удвоение молекулы ДНК происходит за 40 минут. Кроме того, у прокариотов действует механизм «вращающееся кольцо», по которому репликационная вилка двигается вокруг кольца, генерируя цепи, на которых синтезируются комплементарные цепи (рис. 112).[ …]

У прокариот отсутствует морфологически оформленное ядро, а его функции выполняет состоящий из микрофибрилл ДНК нуклео-и д, который, несмотря на примитивность своей организации, не только содержит, но и точно передает из поколения в поколение всю генетическую информацию о клетке. Более того, прокариоты лишены и многих типичных плазматических органелл (хлоропластов, митохондрий, диктиосом), но зато снабжены многочисленными и разнообразными как по форме, так и по составу включениями.[ …]

Геном прокариот. У микоплазм, являющихся примером, возможно, самых мелких прокариот, геном составляет всего лишь несколько сот тысяч пар оснований. Например, у Mycoplasma genitalium геном составляет 580 ООО пар оснований или 470 кодирующих генетических районов. Однако лишь один генетический район участвует в кодировании белков, тогда как в контроле адгезии (прилипания) к соматическим клеткам поражаемого организма участвует 5% генома. Возможно, это связано с тем, что М. genitalium существует в ассоциации с соматическими клетками человека.[ …]


Среди прокариотов в наиболее выгодном положении оказались синезеленые водоросли. Их изучение и построение систематики развивались альгологами, а не микробиологами. В альгологии, как и в других разделах ботаники, систематика строилась на филогенетических принципах. Этому, несомненно, благоприятствовало значительно большее число морфологических признаков и большее разнообразие биологических особенностей, в частности размножения и образования покоящихся (переживающих) форм, чем у бактерий. В лучшем положении, чем другие бактерии, находятся также и высшие формы акти-номицетов, имеющие мицелий и специализированные органы спороношения. Морфологические признаки для построения филогенетической систематики, несомненно, более надежны, чем некоторые физиологические и многие биохимические.[ …]

Бактерии: прокариоты («доядерные») одноклеточные организмы. Их клетки не имеют отделенного от цитоплазмы ядра. Однако генетическая программа, как и у всех живых организмов, закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК и несет информацию о структуре белков. Бактериальные клетки не содержат таких органелл, как хлоропласты (специализированные для фотосинтеза) и митохондрии (специализированные для клеточного дыхания и синтеза АТФ). Эти биохимические процессы происходят у бактерий в цитоплазме.[ …]


Итак, лишь прокариоты, безъядерные, самые примитивные микроорганизмы, могут превращать биологически бесполезный газообразный азот в формы, необходимые для построения и поддержания живой протоплазмы. Когда эти микроорганизмы образуют взаимно выгодные ассоциации с высшими растениями, фиксация азота значительно усиливается. Растение предоставляет бактериям подходящее местообитание (т. е. корневые клубеньки), защищает микробов от излишка кислорода, который мешает фиксации, и поставляет им необходимую высококачественную энергию. За это растение получает легкоусваиваемый фиксированный азот.[ …]

Некоторые прокариоты способны к фиксации азота атмосферы, но не способны к жизни в отсутствие кислорода (анаэробы).[ …]

Фотосинтез у прокариот протекает несколько иначе, чем у растений. Бактерии используют для этой функции пигмент бактериохдорин и не выделяют кислород в окружающую среду.[ …]

Изменчивость прокариотов и эукариотов должна рассматриваться раздельно, так как прокариотам не свойствен тот характер изменчивости, который сопряжен с половым процессом. В то же время для грибов и водорослей (кроме синезеленых) как эукариотических организмов характерно множество возможностей, вытекающих из комбинации признаков родительских организмов при образовании диплоидных клеток в результате слияния гомозиготных и гетерозиготных гамет.[ …]

Прокариоты или доядерные организмы.[ …]

Синезеленые водоросли или цианофицеи (их строение подробно описано на с. 39—43). Раньше эти организмы рассматривались только в руководствах по альгологии, сейчас некоторые исследователи относят их к бактериям. Систематика их, как мы уже указывали выше, разработана лучше, чем собственно бактерий (зубакте-рий), и подробно приводится в литературе [68, 33]. Основана она исключительно на морфологических признаках.[ …]


Представители прокариотов — палочковидные бактерии. Представители прокариотов — палочковидные бактерии.

Доядерные организмы — прокариоты обладают всеми способами питания, способны существовать без кислорода в атмосфере и без соединений азота в почве, а потому они являются первопроходцами в завоевании безжизненных пространств. Их роль состоит как в создании, так и в разрушении — минерализации органического вещества. Так, царство бактерий держит рекорд по разнообразию способов питания: оно единственное, в котором есть представители всех типов питания. К бактериям — древнейшим фотоавтотрофным организмам на планете — относятся около 50 видов. Гетеротрофные бактерии выполняют в биосфере две основные роли. Первая — разложение отмерших организмов и возвращение исходных элементов в окружающую среду. Значительная часть этой работы происходит в пищеварительных трактах многоклеточных животных. Вторая — непрерывное вовлечение в круговорот новых порций минеральных веществ.[ …]


Генетический материал у прокариотов представлен молекулой ДНК, находящейся в ядерной (центральной) зоне. Размножаются прокариоты путем простого деления, хотя у некоторых из них отмечается наличие аналога полового процесса в виде конъюгации.[ …]

Помимо фотосинтеза среди прокариот широко распространены различные формы хемосинтеза. Кроме этого среди бактерий имеются азотфиксирующие формы: это единственная группа живых организмов, способных усваивать азот из атмосферного воздуха И таким образом вовлекающих молекулярный азот в биологический цикл. С помощью бактерий и синезеленых в состав органического вещества переходит до 90 % всего включенного в биогенный цикл азота; остальные 10 % приходятся на связывание азота действием молний. Таким образом, одна из важнейших функций прокариот в биосфере заключается в вовлечении в круговорот элементов из косной (неживой) природы.[ …]

Первые настоящие клетки — прокариоты-автотрофы, жившие около 3,5 млрд. лет тому назад (нынешние сине-зеленые водоросли — их прямые потомки) не знали естественной смерти, были индивидуально бессмертны. Живя в почти кипящем океане или в пересыхающих сернистых озерах, в крайне нестабильной среде, они очень просто и надежно поддерживали свой гомеостаз и были самыми жизнестойкими из когда-либо существовавших после них клеток. И все же будущее принадлежало не только им. Когда благодаря их жизнедеятельности в атмосфере Земли и воде океана появилось заметное количество кислорода, погибли многие анаэробные прокариоты, но возникли дышащие кислородом эукариоты. Они намного эффективнее смогли использовать энергию солнца. Но заплатили за это преимущество очень дорого: утратой бессмертия.[ …]

Затем 1,5—2 млрд лет тому назад появились первые одноклеточные эукариоты и, в результате изначального господства г-отбора, произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей, что привело к избытку в воде кислорода и к его выделению в атмосферу. Произошел переход восстановительной атмосферы в кислородную, что способствовало развитию эукариотических организмов и появлению многоклеточных около 1,4 млрд лет назад.[ …]

На уровне биосферы в целом прокариоты, в первую очередь бактерии, обладают еще одной очень важной функцией — концентрационной. Исследованиями установлено, что микроорганизмы способны активно извлекать из окружающей среды определенные элементы даже при крайне низких их концентрациях. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых микроорганизмов содержание железа, ванадия, марганца и ряда других в сотни раз выше, чем в окружающей их среде. Деятельностью бактерий собственно и созданы естественные месторождения этих элементов.[ …]

Мир организмов включает два надцарства: 1) доядерные организмы — прокариоты подразделяются на царства бактерий и цианобионтов) и 2) ядерные организмы — эукариоты включают царства грибов, растений и животных.[ …]

По прошествии 1 млрд лет от возникновения Земли первыми ее обитателями стали прокариоты — организмы без оформленного клеточного ядра, похожие на современных бактерий. Они были анаэробами, т.е. не использовали для дыхания свободный кислород, которого еще не было в атмосфере. Источником пищи (энергии) для них являлись органические соединения, а также восстановленные неорганические вещества (сера, сероводород, железо и т.д.).[ …]

Показано, что Мп2+-АТФ является физиологическим субстратом лишь для аденилатциклаз низших эукариот и прокариот [43— 45], а также для цитоплазматической аденилатциклазы семенников, не чувствительной к гуаниловым нуклеотидам и представляющей собой, по всей видимости, индивидуальный каталитический белок [46, 47]. В интактных мембранах большие концентрации Мп2+ могут приводить к нарушению сопряжения компонентов аденилатциклазного комплекса, т. е. к снижению гормональной стимуляции и ослаблению эффектов гуаниловых нуклеотидов [49, 50].[ …]

Для прокариотических клеток характерна довольно простая структурно-функциональная организация. Вероятно, среди прокариотов наиболее примитивно устроены микоплазмы, которые известны тем, что являются паразитами растений или возбудителями некоторых респираторных заболеваний человека и домашних животных. Считают также, что около 1/а лабораторных культур соматических клеток заражены этими организмами.[ …]

Например, Геккель предложил объединить все наиболее примитивные организмы в отдельное царство — царство протестов, подразделяемое на прокариотов (бактерии и сине-зеленые водоросли )и эукариотов (водоросли, грибы, лишайники и простейшие). Эта система еще иногда используется некоторыми авторами. В царстве растений многочисленные группы водорослей можно рассматривать либо как разделы, либо как подразделы. В царстве животных Rotifera может образовать отдельный раздел или входить как класс в раздел круглых червей (в некоторых странах называемых Aschelminthes).[ …]

Приведенные выше данные показали, что наименьшей генетической единицей является пистрон, который, как стали считать, детерминирует синтез одного полипептида. У прокариот гены функционально активны на всем протяжении. Однако у эукариот сегменты ДНК, соответствующие индивидуальным генам, характеризуются мозаичностью (рис. 133).[ …]

Рибосомы состоят наполовину из белка и наполовину из рРНК (по 3-5 молекул на каждую рибосому). Размеры рибосом выражают в единицах скорости седиментации при центрифугировании (S). У прокариот размеры рибосом составляют 70 S, у эукариот — 80 S. Рибосомы построены из пары субъединиц (большой и малой), которые диссоциируют по завершению трансляции мРНК. У E. coli большая субъединица (50 S) содержит две молекулы рРНК (5 S и 23 S) и 30 полипептидов, тогда как малая субъединица (30 S) содержит одну молекулу рРНК (16 S) и 19 полипептидов. У эукариот большая субъединица содержит три разных молекулы рРНК (5 S, 5,8 S и 20 S), тогда как малая субъединица — одну молекулу рРНК (18 S).[ …]

На этой точке зрения особенно настаивает Маргулис (Margulis, 1975). Позднее поглощение клеток сине-зеленых водорослей могло бы привести к появлению автотрофного «организма», предка всего царства растений. Эта последовательность событий является чисто гипотетической и вызывает много скептических замечаний, но, по крайней мере отчасти, она может соответствовать действительности. До сих пор существуют близкие к предполагаемым симбионтам формы, включая бактерию Paracoccus denitrificans, рядом признаков напоминающую гипотетического свободножи-вущего предшественника митохондрии. Если теория Маргулис верна, то основная часть этой главы была посвящена второй стадии развития мутуализма, когда все более интегрируются друг с другом пары видов, каждый из которых по происхождению является симбиотической ассоциацией.[ …]

К царству бактерий принадлежат одноклеточные микроскопические организмы, одиночные или колониальные.[ …]

К этому надцарству относят микроскопические организмы, тело которых представлено слоевищем, или талломом, не расчлененным ни на корень, ни на стебель, ни на листья. У них нет ядерной мембраны и организованного ядра. У них нет также стадии эмбрионального развития. Прокариотами являются в основном одноклеточные организмы. К ним относят и некоторые колониальные формы. Одноклеточные организмы растительной природы вместе с одноклеточными животными составляют значительную часть биомассы Земли.[ …]

Клетка является симбиотическим образованием (Маргелис, 1983). Она возникла в результате последовательного кооперирования первоначально независимо живущих прокариотических организмов (бактерий). Почти все метаболические процессы эукариотической клетки были «запатентованы» различными прокариотами еще до того как последние объединились, превратившись в хозяина и его орга-неллы. Симбиотические комплексы продолжали эволюционировать в направлении интегрирования их деятельности. Сосуществуицие в клетке партнеры по симбиозу делались все более зависимыми друг от друга. Возникли новые условия организации и клетка постепенно превратилась в кооперативную систему, способную как единое целое реагировать на изменение окружающих условий.[ …]

Секвенирование ДНК ряда прокариотических организмов показало, что их геномы, вопреки простоте, характеризуются уникальностью. Например, Mycoplasma gallinarum обладает геномом, размер которого составляет 580 килооснований, тогда как Haemophilus influencae обладает геномом в 1,8 мегаоснований, но геномы этих прокариотов функционально различны. У Н. influencae количество кодирующих районов (генов) составляет 1743, из которых 1007 кодируют аминокислотный и липидный метаболизмы, биосинтез кофакторов и клеточного «конверта», синтез нуклеотидов и белков, репликацию и транскрипцию ДНК, продукцию энергии и транспорт веществ, причем на контроль метаболизма приходится 10% ДНК, транскрипции и трансляции — 17% ДНК, транспорта веществ — 12% ДНК и синтеза белков клеточного «конверта» — 8% ДНК. В противоположность Н. influencae, у которой аминокислотный биосинтез контролируется 68 генами, у М. gallinatum аминокислотный биосинтез контролируется всего лишь одним геном. Микоплазмы этого вида не имеют генов для цитохромов и ферментов цикла три-карбоновых кислот. Но они обладают рядом генов, которые кодируют адгезии, позволяющий им прекрепляться к соматическим клеткам животных и человека, в организмах которых они паразитируют.[ …]

В периферической зоне клеток обнаружены ламеллярные структуры, содержащие фотосинтетиче-ские пигменты. В виде тонких пластинок они располагаются параллельно клеточной оболочке, что видно на схематическом рисунке клетки прокариотов (см. рис. 11); группы пигментсодержащих пластинок называются тилакоидами.[ …]

Для всех эукариот характерны отграниченные мембранные органеллы — ядро, митохондрии и лизосомы, а также сильно развитая система внутриклеточных мембран — эндоплазматиче-ская сеть и аппарат Гольджи. Цитоплазма эукариотических клеток способна к движению, а ядра их содержат ядрышки и хромосомы, состоящие из ДНК и гистонов (рис. 2). Молекулы ДНК эукариот в отличие от ДНК прокариот полирепликантные и линейные.[ …]

Процесс репликации ДНК характеризуется исключительной точностью. Как отмечено выше, фрагменты Оказаки, продуцируемые в ДНК у эукариот, имеют длину от 100 до 20 пар нуклеотидов. Это, возможно, связано с тем, что у эукариотов синтез ДНК является более медленным (1 молекула ДНК в минуту) по сравнению с прокариотами (30 молекул ДНК в минуту).[ …]

Наряду с описанной схемой транскрипции у некоторых РНК-овых вирусов известна так называемая обратная транскрипция, при которой матрицей для синтеза ДЕК является РНК и которая осуществляется ферментом, получившим название обратной транскрип-тазы (ревертазы). Здесь реализация генетической информации идет по схеме РНК — ДНК — белок. Как свидетельствуют исследования, обратная транскриптаза найдена как у прокариотов, так и эукариотов. Считают, что ревертаза имеет очень древнее происхождение и существовала еще до разделения организмов на прокариоты и эукариоты.[ …]

Крайне малые размеры клеток являются характерной, но не главной особенностью бактерий. Все бактерии представлены особым типом клеток, лишенных истинного ядра, окруженного ядерной мембраной. Аналогом ядра у бактерий является нуклеоид — ДНК-содержащая плазма, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Кроме того, для бактериальных клеток характерны отсутствие митохондрий, хлоропла-стов, а также особое строение и состав мембранных структур и клеточных стенок. Организмы, в клетках которых отсутствует истинное ядро, называются прокариотами (доядер-ными) или протоцитами (т. е. организмами с примитивной организацией клеток).[ …]

Высокая химическая активность живого вещества способствует также постоянному вовлечению в круговорот элементов, активно извлекаемых из горных пород. Подсчитано, что с 1 га африканских саванн только слоновая трава ежегодно извлекает 250 кг кремнезема; в джунглях за этот же срок растения вовлекают в круговорот 8 т кремнезема. В лабораторных опытах плесневый грибок за неделю высвободил из базальта 3 % содержащегося в нем кремния, 11% алюминия, 59% магния и 64 % железа. В биогенном разложении горных пород участвуют различные группы организмов от прокариот до высших растений.[ …]

Когда один из этих кодонов подойдет к А-сайту рибосомы, то полипептид, тРНК в Р-сайте и мРНК освобождаются, а рибосомные субъединицы диссоциируют. Окончание синтеза белка связано с активностью белковых факторов освобождения — 11Р-1 и КГ-2. Диссоциировав, рибосомные субъединицы начинают трансляцию другой молекулы мРНК. Например, цепь гемоглобина из 150 аминокислот синтезируется на пентарибосомном комплексе. У прокариот синтез и трансляция мРНК происходят в направлении от 5 -конца к З -концу. Далее, у них нет ядерной мембраны. Поэтому трансляция мРНК начинается еще до завершения ее синтеза. Напротив, у эукариот транскрипция и трансляция разделены во времени, поскольку требуется время для перехода мРНК из ядра через ядерную мембрану в цитоплазму.[ …]

Бактерии и сине-зеленые водоросли (циа-неи) — две филогенетически родственные группы — резко отличаются от всех остальных живых существ (в том числе от грибов) отсутствием истинного ядра и тем, что ДНК лежит в их клетке свободно, погруженная в так называемую нуклеоплазму, которая не отделена от цитоплазмы ядерной мембраной. У них нет также митохондрий и сложных жгутиков. Жгутики у них (когда они имеются) устроены проще и имеют принципиально иное строение, чем у остальных организмов; их клеточная стенка состоит из гетерополимерного вещества му-реина, которое не было обнаружено ни у одной другой группы организмов. Эти организмы называют прокариотами (Ргосагуо-1а — доядерные). У всех остальных организмов, как одноклеточных, так и многоклеточных, имеется настоящее ядро, окруженное ядерной мембраной и тем самым резко отграниченное от цитоплазмы. Такие организмы называют эукариотами (Еисагуо1а — ядерные). Кроме ясно дифференцированного ядра и цитоплазмы, у них имеются также митохондрии, а у многих также пластиды и сложные жгутики. Постепенно стало выясняться, что различия между прокариотами и эукариотами гораздо более глубокие и фундаментальные, чем, например, различия между высшими животными и высшими растениями (те и другие—эукариоты).[ …]

Бактериальные ДНК — это высокополимерные соединения, состоящие из большого числа нуклеотидов — полинуклеотиды с молекулярным весом около 4 млн. Молекула ДНК представляет собой цепь нуклеотидов, где расположение их имеет определенную последовательность. В последовательности расположения азотистых оснований закодирована генетическая информация каждого вида. Нарушение этой последовательности возможно при естественных мутациях или же под влиянием мутагенных факторов. При этом микроорганизм приобретает или утрачивает какое-либо свойство. У него наследственно изменяются признаки, т. е. появляется новая форма микроорганизма. У всех микроорганизмов — прокариотов и эукариотов — носителями генетической информации являются нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. Лишь некоторые вирусы представляют собой исключение: у них ДНК отсутствует, а наследственная информация записана или отражена только в РНК.[ …]

До сих пор наша дискуссия опиралась на гипотезу, что дифференциальная активность генов при развитии может регулироваться на уровне транскрипции путем маскирования и демаскирования определенных участков генома, т. е. путем изменения матричной активности. Однако можно допустить и существование других механизмов регуляции транскрипции. Так, эукариоты содержат ряд РНК-полимераз с различными свойствами и субклеточной локализацией. У высших растений митохондрии и хлоропласты обладают особыми РНК-полнмеразами, а в ядре имеются по меньшей мере два различных типа этих ферментов. РНК-полимеразы микроорганизмов являются сложными белками, состоящими из нескольких полипептидных цепей, называемых альфа-, бета- и сигма-цепями. Сигма-фактор узнает место инициации транскрипции на ДНК. У прокариот было идентифицировано несколько сигма-факторов, каждый из которых придает иную специфичность минимальному ферменту. Таким образом, избирательная регуляция транскрипции определенных участков генома у эукариот может в какой-то мере обеспечиваться специфичностью работы РНК-полимераз.[ …]

Источник: ru-ecology.info

  • Вернуться к содержанию >

2 Прокариотические организмы. Бактерии.

Бактерии — это мельчайшие прокариотические организмы, имеющие клеточное строение. По причине микроскопических размеров клеток от 0,1 до 1030 мкм бактерии получили название микробов или микроорганизмов.

Бактерии живут в почве, воде, воздухе, снегах полярных областей и горячих источниках, на теле животных и растений и внутри организма. Особенно много их в почве — от 200-500 млн. до 2 млрд. и более особей в 1 г в зависимости от типа почвы.

9

Рис. 6. Бактерии: 1, 2 — бациллы; 3 — спирохеты; 4 — кокки; 5 — спириллы; 6 — вибрионы; 7 — стрептококки и диплококки; 8 — сарцины; 9 — нитевидные и 10 — жгутиковые формы

По форме и особенностям объединения клеток различают несколько морфологических групп бактерий: шаровидные (кокки), прямые палочковидные (бациллы), изогнутые (вибрионы) спирально изогнутые (спириллы) и др. Кокки, сцепленные попарно, получили название диплококки, соединенные в виде цепочки — стрептококки, в виде гроздей — стафилококки и др. Реже встречаются нитчатые формы (рис.6).

Прокариоты широко различаются по своим физиологическим свойствам и очень быстро делятся. Так, в течение 10-11 часов потомство одной единственной клетки в благоприятных условиях может достичь 4 млрд. особей. Прокариоты легко адаптируются к условиям окружающей среды, у них очень часты спонтанные мутации, а необычайное биохимическое многообразие способствует их повсеместному распространению на Земле.

Плазматическая мембрана (цитолемма) прокариот выполняет все свойственные функции: транспортную, защитную, разграничительную, рецепции, восприятия сигналов внешней (для клетки) среды, участия в иммунных процессах, обеспечения поверхностных свойств клетки. Кроме того, плазматические мембраны у них выполняют еще ряд важнейших функций: в них локализуются ферменты цепи переноса электронов и окислительного фосфорилирования, осуществляется синтез компонентов клеточной стенки и капсулы, выведение внеклеточных ферментов. У фотосинтезирующих организмов фотосинтез также осуществляется на мембране; на внутренней стороне мембраны расположены сайты связывания ДНК, каждая из дочерних молекул ДНК после репликации прикрепляется к одному из сайтов, в результате роста мембраны молекулы ДНК расходятся, после чего формируется перемычка, разделяющая клетку на две (рис. 7).

10

Рис.7. Строение бактериальной клетки: 1 — жгутик; 2 — капсула; 3 — мембрана; 4 — пили; 5 — мезосома; 6 — кольцевая ДНК; 7 — цитоплазма; 8 — запасные питательные вещества; 9 — рибосома; 10 — клеточная стенка

Общий принцип устройства мембран прокариот не отличается от эукариот, но в химическом составе имеются различия (отсутствует молекулы холестерина и некоторых других липидов, присущих мембранам эукариот). У некоторых микроорганизмов плазматическая мембрана впячивается внутрь клетки, образуя стопки плоских мешочков, связанных с цитолеммой. У цианобактерий и некоторых пурпурных бактерий имеется множество мембранных тилакоидов, связанных с мембраной и осуществляющих фотосинтез. Тилакоиды также являются производными цитолеммы, которые образуются в результате ее впячиваний. Некоторые прокариоты содержат газовые вакуоли (аэросомы). Все мембранные структуры прокариотической клетки непрерывны.

Клеточная стенка прокариот выполняет многочисленные функции, в первую очередь, формообразование и защита от осмотического шока. В различных клетках клеточная стенка составляет от 5 до 50% сухой массы клетки.

В соответствии с окраской, бактерии делят на две группы -грамположительные и грамотрицательные, что связано с особенностями строения их клеточных стенок. У грамположительных клеток цитолемма окружена толстой (20-80 нм) клеточной стенкой, состоящей из пептидогликана муреина, тейхоевых кислот и полисахаридов; у грамотрицательных — тонким (2-3 нм) слоем пептидогликана, покрытым наружной плазматической мембраной. Если обработать клетку лизоцимом или пенициллином, клеточная стенка разрушается. Грамположительная клетка превращается в протопласт, который весьма подвержен осмотическому шоку; грамотрицательная — в сферопласт, покрытый двумя мембранами и вследствие этого менее чувствительный к осмотическому шоку.

Капсулы, слизь, влагалища. Многие бактерии (например, пневмококки, клебсиеллы, некоторые клостридии и др.) и некоторые сине-зеленые водоросли кнаружи от клеточной стенки имеют слой сильно оводненного материала, образующего капсулу.

Капсулы связаны с клеточной стенкой, имеют толщину до 10 мкм. Капсулы обеспечивают устойчивость бактерий к ряду воздействий, например к фагоцитозу (повышая вирулентность бактерий), придают бактериям специфичность (в ней могут находиться антигены), предохраняют клетку от высыхания, механических повреждений, от действия вирусов, служат источником запасных питательных веществ, а также осуществляют связь между клетками и способствуют прикреплению к каким-либо поверхностям.

Подвижность прокариот. Прокариоты обладают жгутиками, расположение которых может быть монополярным, биполярным и перитрихиальным. По количеству жгутиков различают монотрихи (одна нить) и политрихи (пучок нитей). Скорость движения прокариот очень велика — от 1,6 до 12 мм/мин. Структура жгутика сложна и совершенно отлична от строения ресничек и жгутиков эукариот. Подвижные прокариоты совершают направленные движения по градиенту концентрации некоторых веществ — аттрактантов или против градиента концентрации других веществ — репеллентов. Такое поведение называется хемотаксисом. При движении жгутиков против часовой стрелки клетка движется в одном направлении, при движении жгутиков по часовой стрелке клетка кувыркается. Под влиянием аттрактантов клетка большую часть пути проделывает прямолинейно, под влиянием репеллентов клетка чаще кувыркается и удаляется. Помимо хемотаксиса, существуют и другие виды таксиса. Аэротаксис -аэробные бактерии устремляются к воздушной среде, а анаэробные, наоборот, скапливаются в центре культуры. Фототаксис — пурпурные бактерии перемещаются в зоны с наибольшей освещенностью» что связано с потребностью фототрофных бактерий в квантах света для получения энергии. Магнитотаксис — железосодержащие бактерии движутся в магнитном поле в направлении линий.

Фимбрии. Фимбрии, или пили, — это полые нити диаметром до 0,0015 мкм и длиной от 0,3-5 мкм, образованные белком полином. Они располагаются по периферии клетки в количестве 100-250. Фимбрии участвуют в процессах прикрепления бактерий к клеткам млекопитающих (например, к слизистой оболочке кишечника). У некоторых бактерий есть специализированные фимбрии, в частности F-фимбрии у кишечной палочки, участвующие в процессе конъюгации и могущие служить органом прикрепления бактериофагов.

Другие органеллы прокариот. Важными отличительными особенностями прокариот являются малое количество мембранных органелл и наличие множества рибосом (от 5 000 до 50 000 в клетке).

Внутриклеточные запасные вещества. В прокариотических клетках могут откладываться полисахариды, липиды, полифосфаты. Каждый вид прокариот накапливает один тип запасных веществ.

Покоящиеся формы. При неблагоприятных условиях внешней среды многие прокариоты образуют покоящиеся формы, способные сохранять жизнеспособность в течение длительного времени. К таким формам относят эндо- и экзоспоры, цисты, бактероиды, гетероцисты и др. Зрелая спора устойчива к различным неблагоприятным условиям среды, включая высокую температуру, радиацию, ультрафиолетовые лучи, химические агенты. Споры могут сохраняться в течение очень длительного времени (до 1000 лет) при нормальных условиях. Однако при температуре 100°С 90% спор бактерий гибнет через 11 минут; 99% спор актиномицетов погибает при температуре 75°С через 70 минут, а при высушивании они сохраняются до 15 лет. При улучшении условий внешней среды спора прорастает. Прорастание протекает в три этапа: активация, инициация и собственно прорастание. При прорастании спора теряет устойчивость к внешним факторам.

Питание бактерий. По типу питания бактерии делят на две группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. В зависимости оттого, какую энергию используют автотрофы для синтеза органических веществ, различают фото- (зеленые и пурпурные серобактерии) и хемосинтезирующие бактерии (нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серобактерии и др.). Гетеротрофные бактерии питаются готовыми органическими веществами отмерших остатков (сапротрофы) или живых растений, животных и человека (симбионты).

К сапротрофам относятся бактерии гниения и брожения. Первые расщепляют азотсодержащие соединения, вторые — углерод-содержащие. В обоих случаях выделяется энергия, необходимая для их жизнедеятельности.

Размножение. Бактерии размножаются путем простого бинарного деления клетки. Этому предшествует самоудвоение (репликация) молекулы ДНК. Почкование встречается как исключение.

У некоторых бактерий обнаружены упрощенные формы полового процесса. Например, у кишечной палочки половой процесс напоминает конъюгацию, при которой происходит передача части генетического материала из одной клетки в другую при их непосредственном контакте. После этого клетки разъединяются. Количество особей в результате полового процесса остается прежним, но происходит обмен наследственным материалом, т. е. осуществляется генетическая рекомбинация.

Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий, у которых известны два типа спор: эндогенные, образующиеся внутри клетки, и микроцисты, образующиеся из целой клетки. При образовании спор (микроцист) в бактериальной клетке уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность, протопласт сжимается и покрывается очень плотной оболочкой. Несмотря на постоянную гибель бактерий (поедание их простейшими, действие высоких и низких температур и других неблагоприятных факторов), эти примитивные организмы сохранились с древнейших времен благодаря способности к быстрому размножению (клетка может делиться через каждые 20-30 мин), образованию спор, чрезвычайно устойчивых к факторам внешней среды, и их повсеместному распространению.

Энергетический обмен. У микроорганизмов, как и у эукари-от, различают два типа дыхания: аэробное и анаэробное. Различают несколько групп микроорганизмов.

Строгие (облигатные) аэробы растут только при наличии воздуха, обладают набором ферментов для аэробного дыхания, производят полное окисление углеводов до С02 и Н20.

Строгие анаэробы могут развиваться лишь в бескислородной среде, обладают анаэробным дыханием.

Факультативные анаэробы способны развиваться как в бескислородных, так и в кислородных условиях. Процесс дыхания у них протекает в две фазы — сначала фаза анаэробного роста, а затем потребление кислорода и более глубокое расщепление углеводов. Они обладают обоими наборами ферментов.

Микроаэрофилы развиваются при низких концентрациях кислорода — до 1%. К ним относят спирохеты, актиномицеты.

Аэротолерантные микробы могут развиваться при пониженных концентрациях кислорода — до 10%. Примером могут служить клостридии.

Капнические микробы требуют повышенного содержания углекислоты (например, Brucella abortus).

Энергетический обмен у прокариот в основном включает в себя те же этапы, что и у эукариот.

Генетический аппарат прокариот. Одним из отличий прокариот является отсутствие у них оформленного ядра. Вместо него имеется нуклеоид. Величина генома у бактерий составляет от 0,8х106 до 8х106 пар нуклеотидов. Помимо хромосомы, у бактерий имеются плазмиды -суперспирализованные молекулы двухнитчатой ДНК, ковалентно замкнутые в кольцевую структуру. Бактериальные клетки могут содержать несколько плазмид. Плазмиды способны реплицироваться независимо от хромосомы. Плазмиды могут находиться в бактериальной клетке в двух состояниях — автономном (в цитоплазме) и интегрированном (встраиваются структуру бактериальной хромосомы и реплицируются вместе с ней). Плазмиды способны переноситься из клетки в клетку. Часто они контролируют у бактерий определенные свойства. К плазмидам относят также профагов — стадия существования умеренных бактериофагов. С плазмидами связывают патогенность ряда бактерий и их отдельных штаммов.

Боррелии. Бактерии относятся к порядку Spirochaetales, семейству Spirochaetaceae, роду Borrelia. Свое родовое название они получили в честь французского микробиолога A.Borrel, изучавшего в начале ХХ века эту разновидность спирохет. Все известные виды рода Borrelia морфологически весьма сходны. Это грамотрицательные спирохеты, относительно легко окрашиваются анилиновыми красителями, что отличает их от других родов спирохет. Другой отличительной особенностью боррелий является отсутствие у них митохондрий и ундулирующей мембраны. Длина микробной клетки — от 10 до 30 мкм, поперечный размер составляет 0,20-0,25 мкм. По форме представляют собой извитую, лево- или правовращающуюся спираль.

В настоящее время по отличиям в нуклеотидных последовательностях ДНК различают более 10 (13) геновидов боррелий, относящихся к комплексу B.burgdorferi sensu lato, представители которого неравномерно распределены в пределах мирового нозоареала этой инфекции. Не все боррелии данного комплекса являются патогенными для человека. Доказана патогенность 3 геновидов: B.burgdorferi sensu stricto, B.garinii и B.afzelii. Все эти геновиды имеют распространение на территории России (преимущественно B.garinii и B.afzelii).

Боррелии in vitro культивируются только в среде обогащенной аминокислотами, витаминами, альбумином бычьей и кроличьей плазмы и другими веществами (модифицированная среда BSK-II). Температурный оптимум культивирования составляет 30-34оС. Боррелии отличаются относительно длительным и непостоянным периодом роста на питательных средах в анаэробных условиях, который обычно составляет 7-20 часов. При достижении числа микробных клеток 106 — 108 в мл возможно осуществление дальнейших лабораторных исследований. Боррелии выращенные в среде культивирования хорошо сохраняются при низких температурах (-70°-90°С) до нескольких лет, не теряя своих биологических свойств. Формалин, фенол, этиловый спирт и другие дезинфицирующие вещества, а также ультрафиолетовое излучение обладают инактивирующим действием на боррелии.

Отсутствие у боррелий генов кодирования синтеза амино- и жирных кислот, ко-факторов и нуклеотидов объясняет столь высокие требования к условиям их культивирования с использованием сывороточных добавок. Кроме того, поскольку боррелии хемоорганотрофные анаэробы, то они должны получать энергию для синтеза АТФ от субстрата фосфорилирования, который имеется только в цитоплазме других клеток, т.к. у боррелий нет генов, кодирующих дыхательную цепь фосфорилирования. Боррелии также испытывают недостаток других ферментов, необходимых для цикла трикарбоновых кислот и фосфорилирования. Таким образом, способность их собственных компонентов метаболизма настолько ограничена, что для своего существования они должны иметь организм хозяина (причем с преимущественным внутриклеточным персистированием), который гарантирует доступность питательных готовых веществ.

Боррелии имеют одну линейную хромосому и, кроме того, еще до 20 кольцевых и линейных плазмид, известных еще под названием -микрохромосомы.

Экстрахромосомный (плазмидный) феномен генного кодирования не является исключительным свойством боррелий, подобное  наблюдается и у некоторых других представителей прокариот. Однако тот факт, что боррелии могут иметь довольно большое количество линейных и кольцевых плазмид выделяет их среди других микроорганизмов. Следующей особенностью боррелий является то, что плазмиды обнаруживаются преимущественно при первичной изоляции штаммов в культуре, последующие пересевы приводят к уменьшению их числа и даже полной элиминации, в связи с чем, изменяется и антигенный профиль возбудителя, приводящий к полной потере инвазивности.

Белковый (антигенный) спектр боррелий весьма вариабелен и различен не только у боррелий разных геновидов, но и среди изолятов одного геновида.

Боррелии имеют группы антигенов: поверхностные (OspA, OspB, OspD, OspE и OspF), жгутиковый и цитоплазматический. Поверхностные антигены характеризуются вариабельностью. Наибольшая их гетерогенность обнаруживается у B.garinii (по OspC — 13 вариантов, по OspA — 7) и B.afzelii (по OspC — 8, по OspA — 2). Штаммы B.burgdorferi s.s. отличаются относительным постоянством спектра поверхностных белков. Белки, находящиеся на внешней оболочке, определяют видовую принадлежность возбудителя и являются основными иммуногенами. Многие антигенные детерминанты внешней оболочки сходны с таковыми у боррелий других видов и даже некоторых бактерий. Этим объясняется возможность перекреста в иммунологических реакциях.

В настоящее время установлены и достаточно хорошо изучены и некоторые другие мембранные антигены боррелий: p83/100, Oms66 (p66), BmpA (p39), HSP60 (p60), p18, OspD, OspE, OspF.

Генетическая информация большинства из них находится в плазмидах, поэтому, потеря отдельных плазмид, например, при длительной персистенции боррелий в организме человека, обязательно влечет за собой и изменение структуры поверхностных антигенов, а значит и иммунного ответа.

 

  • < Назад
  • Вперёд >
  • Вернуться к содержанию >

Источник: ZooVet.info

Признаки прокариотической клетки

Прокариоты по-другому называют доядерными. У прокариотической клетки нет ядра и других органоидов, имеющих мембранную оболочку (митохондрий, эндоплазматического ретикулума, комплекса Гольджи).

Также характерными чертами для них являются следующее:

  1. ДНК без оболочки и не образует связей с белками. Информация передаётся и считывается непрерывно.
  2. Все прокариоты – гаплоидные организмы.
  3. Ферменты располагаются в свободном состоянии (диффузно).
  4. Обладают способностью к спорообразованию при неблагоприятных условиях.
  5. Наличие плазмид – мелких внехромосомных молекул ДНК. Их функция — передача генетической информации, повышение устойчивости ко многим агрессивным факторам.
  6. Наличие жгутиков и пилей – внешних белковых образований необходимых для передвижения.
  7. Газовые вакуоли – полости. За счёт них организм способен передвигаться в толще воды.
  8. Клеточная стенка у прокариот (именно бактерий) состоит из муреина.
  9. Основными способами получения энергии у прокариот являются хемо- и фотосинтез.

К ним относятся бактерии и археи. Примеры прокариотов: спирохеты, протеобактерии, цианобактерии, кренархеоты.

Бактерии

Представители этого царства являются одними из самых древних жителей Земли и обладают высокой выживаемостью в экстремальных условия.

Различают грамположительные и грамотрицательные бактерии. Их главное отличие заключается в строении мембраны клеток. Грамположительные имеют более толстую оболочку, до 80% состоит из муреиновой основы, а также полисахаридов и полипептидов. При окрашивании по Граму они дают фиолетовый цвет. Большинство этих бактерий являются возбудителями заболеваний. Грамотрицательные же имеют более тонкую стенку, которая отделена от мембраны периплазматическим пространством. Однако такая оболочка обладает повышенной прочностью и гораздо сильнее противостоит воздействию антител.

Бактерии в природе играют очень большую роль:

  1. Цианобактерии (сине-зелёные водоросли) помогают поддерживать необходимый уровень кислорода в атмосфере. Они образуют больше половины всего О2 на Земле.
  2. Способствуют разложению органических останков, тем самым принимая участие в круговороте всех веществ, участвуют в образовании почвы.
  3. Фиксаторы азота на корнях бобовых.
  4. Очищают воды от отходов, к примеру, металлургической промышленности.
  5. Являются частью микрофлоры живых организмов, помогая максимально усваивать питательные вещества.
  6. Используются в пищевой промышленности для сбраживания Так получают сыры, творог, алкоголь, тесто.

Археи

Ранее их объединяли с бактериями в единое царство Дробянок. Однако со временем выяснилось, что археи имеют свой индивидуальный путь эволюции и сильно отличаются от остальных микроорганизмов своим биохимическим составом и метаболизмом. Выделяют до 5 типов, самыми изученными считаются эвриархеоты и кренархеоты. Особенности архей таковы:

  • большинство из них являются хемоавтотрофами – синтезируют органические вещества из углекислого газа, сахара, аммиака, ионов металлов и водорода;
  • играют ключевую роль в круговороте азота и углерода;
  • участвуют в пищеварении в организмах человека и многих жвачных;
  • обладают более стабильной и прочной мембранной оболочкой за счёт наличия эфирных связей в глицерин-эфирных липидах. Это позволяет археям жить в сильнощелочных или кислых средах, а также при условии высоких температур;
  • клеточная стенка, в отличие от бактерий, не содержит пептидогликана и состоит из псевдомуреина.

Строение эукариотов

Эукариоты представляют собой надцарство организмов, в клетках которых содержится ядро. Кроме архей и бактерий все живые существа на Земле являются эукариотами (к примеру, растения, простейшие, животные). Клетки могут сильно отличаться по своей форме, строению, размерам и выполняемым функциям. Несмотря на это они сходны по основам жизнедеятельности, метаболизму, росту, развитию, способности к раздражению и изменчивости.

Эукариотические клетки могут превышать в размерах прокариотические в сотни и тысячи раз. Они включают в себя ядро и цитоплазму с многочисленными мембранными и немембранными органоидами. К мембранным относятся: эндоплазматический ретикулум, лизосомы, комплекс Гольджи, митохондрии, пластиды. Немембранные: рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты.

Проведем сравнение клеток эукариотов разных царств.

К надцарству эукариот относятся царства:

  • простейшие. Гетеротрофы, некоторые способны к фотосинтезу (водоросли). Размножаются бесполым, половым путём и простым способом на две части. У большинства клеточная стенка отсутствует;
  • растения. Являются продуцентами, основной способ получения энергии – фотосинтез. Большая часть растений неподвижны, размножаются бесполым, половым и вегетативным путём. Клеточная стенка состоит из целлюлозы;
  • грибы. Многоклеточные. Различают низшие и высшие. Являются гетеротрофными организмами, не могут самостоятельно передвигаться. Размножаются бесполым, половым и вегетативным путём. Запасают гликоген и имеют прочную клеточную стенку из хитина;
  • животные. Различают 10 типов: губки, черви, членистоногие, иглокожие, хордовые и другие. Являются гетеротрофными организмами. Способны к самостоятельному передвижению. Основное запасающее вещество – гликоген. Оболочка клеток состоит из хитина, также как у грибов. Главный способ размножения – половой.

Таблица: Сравнительная характеристика растительной и животной клетки

Сравнение прокариот и эукариот

Эукариоты и прокариотыОсобенности строения прокариотической и эукариотической клеток значительны, однако одно из главных различий касается хранения генетического материала и способа получения энергии.

Прокариоты и эукариоты фотосинтезируют по-разному. У прокариот этот процесс проходит на выростах мембраны (хроматофорах), уложенных в отдельные стопки. Бактерии не имеют фторой фотосистемы, поэтому не выделяют кислород, в отличие от сине-зелёных водорослей, которые образуют его при фотолизе. Источниками водорода у прокариот служат сероводород, Н2, разные органические вещества и вода. Основными пигментами являются бактериохлорофилл (у бактерий), хлорофилл и фикобилины (у цианобактерий).

К фотосинтезу из всех эукариот способны только растения. У них имеются специальные образования – хлоропласты, содержащие мембраны, уложенные в граны или ламеллы. Наличие фотосистемы II позволяет выделять кислород в атмосферу при процессе фотолиза воды. Источником молекул водорода служит только вода. Главным пигментов является хлорофилл, а фикобилины присутствуют лишь у красных водорослей.

Основные различия и характерные признаки прокариотов и эукариотов представлены в таблице ниже.

Таблица: Сходства и различия прокариотов и эукариотов

Отличия прокариот и эукариот

Сходство и различия прокариотических и эукариотических клеток

Вывод

Сравнение прокариотического и эукариотического организма достаточно трудоёмкий процесс, требующий рассмотрения множества нюансов. Они имеют между собой много общего в плане строения, протекающих процессов и свойств всего живого. Различия же кроются в выполняемых функциях, способах питания и внутренней организации. Тот, кто интересуется данной темой, может воспользоваться данной информацией.

Источник: uchim.guru

Строение

В среднем, размер прокариотической клетки составляет 0,5−5 мкм. Первые бактерии были открыты голландским учёным Антони ван Левенгуком, который увидел их в примитивный микроскоп.

  1. Обыкновенно у клетки-прокариота есть клеточная стенка, как и у клеток растений. Но в отличие от последних, она состоит не из целлюлозы, а из муреина. У некоторых бактерий оболочки отсутствуют.
  2. Многие бактерии обладают белковыми жгутиками из флаггелина. Их число может доходить до нескольких десятков. Они довольно-таки жесткие и располагаются по спирали, образуя пустой внутри цилиндр. Приходят в движение эти образования следующим образом: основание жгутиков начинает вращаться подобно винту, и посредством этого клетка продвигается вперед. Другая интересная особенность жгутиков заключается в том, что в некоторых случаях флагеллин, из которого они состоят, может самостоятельно собираться в спиральные нити, находясь в растворе. Подвижные микроорганизмы могут реагировать на внешние раздражители, передвигаясь с помощью жгутиков. Обычно для того, чтобы увидеть жгутиковые образования, применяют электронный микроскоп.
  3. У некоторых грамотрицателных микроорганизмов на оболочке есть палочковидные выросты, называемые пили или фимбрии. Эти белковые выступы тоньше, чем жгутики. Они предназначены для прикрепления клетки к поверхности или же к другой клетке.
  4. Из чего состоит прокариотическая клеткаПротоплазма прокариотов, как и всех клеток в целом, заключена в частично непроницаемую мембрану. У некоторых она втягивается в клетку, образуя мембранные органоиды — мезосомы или же фотосинтетические мембраны (у цианобактерий). Мезосомы — образованные мембраной складки, на которых находятся ферменты, необходимые для дыхания клетки. Это примитивные клеточные органеллы.
  5. ДНК прокариотов, как уже было сказано, заключена в кольцевую молекулу — нуклеоид, величина которого приблизительно 1 мм. Каждый нуклеоид образован 5−10 парами нуклеотидов. В общей сложности в прокариотической клетке заключено гораздо меньше генетической информации, чем в эукариотической: в среднем в ДНК бактерии содержится несколько тысяч генов.

Это интересно: почему некоторые органоиды клетки называют немембранными?

Чаще всего встречаются следующие формы бактерий:

  • кокки (шарообразные);
  • диплококки (сдвоенные шары);
  • стрептококки (образуют цепочки);
  • стафилококки (образуют грозди);
  • сарцины (объединенные по 4);
  • бациллы (палочкообразные);
  • вибрионы (изогнутые палочки);
  • спириллы, спирохеты (спиралевидные).

то интересно: чем живая природа отличается от неживой?

Особенности размножения

Как размножаются прокариотыРазмножение прокариотов обычно происходит с помощью простого деления клетки. Изредка встречается метод почкования; отделяющаяся при этом дочерняя клетка гораздо меньше родительской. Поделившиеся клетки зачастую остаются рядом, образуя нитевидную или иную структуру.

При благоприятных внешних условиях размножение прокариотов беспрерывно, их число растет в геометрической прогрессии. Увеличение популяции длится, пока не кончатся ресурсы для жизнедеятельности.

При неблагоприятных для жизни условиях некоторые прокариотические организмы могут образовывать споры. Спора у прокариотов — стадия покоя, в которой клетка покрывается плотной оболочкой, защищающей её от внешних воздействий. Некоторые организмы в стадии споры могут переносить температуру выше 100 градусов Цельсия. В обычном состоянии большинство прокариотов погибает при температуре кипения воды. Это не относится к термофилам — бактериям, живущим в горячих источниках.

Кто относится к прокариотам

К этому домену относят бактерии, археи и сине-зеленые водоросли, в сущности тоже являющиеся бактериями. Рассмотрим их разновидности подробнее.

Фототрофные бактерии

Для питания, а, следовательно, и получения энергии они используют свет. Фототрофные бактерии имеют красную, оранжевую или сине-зеленую окраску. Это происходит оттого, что для фотосинтеза необходим имеющий цвет пигмент — каротиноиды и хлорофиллы у бактерий.

Фотосинез у них бескислородный; иначе его называют аноксигенным.

Хемоавтотрофные организмы

Это организмы, Какие организмы называют прокариотамиполучающие энергию за счет использования неорганических веществ, например, аммиака, нитритов, серы, железа и других металлов. Кстати, эти самые бактерии живут в аквариумах и поддерживают там биологический баланс (нитрифицирующие бактерии). Большинство архей также относится к хемоафотрофным организмам.

Часто хемоавтотрофы живут в горячих источниках, где есть сера. Другие их разновидности являются создателями качественных железных руд, которые получаются в результате окисления бактериями двухвалентного железа.

Гетеротрофные организмы

Прокариотические организмы, потребляющие органические вещества, перерабатывают органику в неорганические соединения. Именно гетеротрофы создают в природе удобрения, которые потребляют растения. Эти бактериям не под силу перерабатывать пластик и некоторые другие химические вещества, поэтому «химия» считается столь опасной для экологии.

Гетеротрофные микроорганизмы человек научился использовать в своих целях. Например, молочнокислые и квашеные продукты — результат деятельности таких бактерий. Другие при брожении выделяют кислоты, которые использует химическая промышленность (муравьиная, уксусная, янтарная и другие). Есть и полезные гетеротрофы, живущие в симбиозе с многоклеточными организмами: микрофлора человеческого кишечника состоит как раз из таких бактерий.

Паразитические прокариоты

В основном паразитами являются бактерии. Из архей только один известный вид считается таковым.

Микроорганизмы-паразиты всем известны, ведь именно они вызывают большую часть инфекционных болезней животных и человека, начиная от банальной ангины и заканчивая смертельно опасными ботулизмом, дизентерией и туберкулёзом.

Сине-зелёные водоросли

Одноклеточные прокариотыТак ошибочно стали называть цианобактерии. Произошло это, вероятно, из-за их места обитания (обычно это водные организмы, наземные встречаются редко) и внешнего вида (часто образуют колонии или нити зеленых цветов).

Относятся к автотрофам, так как получают энергию в процессе фотосинтеза. Клеточное строение похоже на клетки прочих прокариотов. У большей части видов сине-зелёных водорослей есть вакуоли с азотом, позволяющие клетке плавать. Могут образовывать споры; размножаются делением клетки или же распадом колонии. В окультуренных водоёмах и аквариумах эти микроорганизмы причиняют немало неприятностей, однако для биосферы Земли они полезны, так как выделяют кислород в атмосферу. Также некоторые из них могут минерализовывать продукты гниения, тем самым очищая водную среду. Это не позволяет полностью отнести цианобактерии к фотоавтотрофам.

Источник: obrazovanie.guru